霍爾傳感器的工作原理及應用課件

5.2霍爾傳感器5.2.1霍爾傳感器工作原理5.2.2霍爾元件的結構和基本電路5.2.3霍爾元件的主要特性參數5.2.4霍爾元件誤差及補償5.2.5霍爾式傳感器的應用下一頁返回5.2.1霍爾傳感器工作原理 半導體薄片置于磁場中，當它的電流方向與磁場方向不一致時，半導體薄片上平行于電流和磁場方向的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱霍爾效應。產生的電動勢稱霍爾電勢半導體薄片稱霍爾元件上一頁下一頁返回霍爾效應原理上一頁下一頁返回霍爾電勢霍爾常數霍爾常數大小取決于導體的載流子密度：金屬的自由電子密度太大，因而霍爾常數小，霍爾電勢也小，所以金屬材料不宜制作霍爾元件?；魻栯妱菖c導體厚度d成反比：為了提高霍爾電勢值，霍爾元件制成薄片形狀?；魻栐`敏度（靈敏系數）半導體中電子遷移率（電子定向運動平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導體較適合于制造靈敏度高的霍爾元件，上一頁下一頁返回5.2.2霍爾元件的結構和基本電路霍爾元件上一頁下一頁返回5.2.3霍爾元件的主要特性參數當磁場和環(huán)境溫度一定時:霍爾電勢與控制電流I成正比當控制電流和環(huán)境溫度一定時:霍爾電勢與磁場的磁感應強度B成正比當環(huán)境溫度一定時:輸出的霍爾電勢與I和B的乘積成正比測量以上電阻時，應在沒有外磁場和室溫變化的條件下進行。

上一頁下一頁返回霍爾元件的主要特性參數：(1)輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻：控制電極間的電阻

輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流

額定控制電流：當霍爾元件有控制電流使其本身在空氣中產生10℃溫升時，對應的控制電流值

最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升限制所對應的控制電流值上一頁下一頁返回(3)不等位電勢Uo和不等位電阻ro

不等位電勢：當霍爾元件的控制電流為額定值時，若元件所處位置的磁感應強度為零，測得的空載霍爾電勢。不等位電勢是由霍爾電極2和之間的電阻決定的，r0稱不等位電阻

上一頁下一頁返回5.3.4霍爾元件誤差及補償1.不等位電勢誤差的補償2.溫度誤差及其補償上一頁下一頁返回1.不等位電勢誤差的補償可以把霍爾元件視為一個四臂電阻電橋，不等位電勢就相當于電橋的初始不平衡輸出電壓。上一頁下一頁返回電勢的補償電路對稱電路

當溫度變化時，補償的穩(wěn)定性要好些上一頁下一頁返回減小霍爾元件的溫度誤差選用溫度系數小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電上一頁下一頁返回恒流源溫度補償霍爾元件的靈敏系數也是溫度的函數，它隨溫度的變化引起霍爾電勢的變化，霍爾元件的靈敏系數與溫度的關系KH0為溫度T0時的KH值；溫度變化量；霍爾電勢的溫度系數。上一頁下一頁返回大多數霍爾元件的溫度系數α是正值時，它們的霍爾電勢隨溫度的升高而增加（1+α△t）倍。同時，讓控制電流I相應地減小，能保持KHI不變就抵消了靈敏系數值增加的影響?？刂齐娏鳒囟壬絋時，電路中各參數變?yōu)樯弦豁撓乱豁摲祷販囟葹門0時霍爾元件輸入電阻溫度系數；分流電阻溫度系數。

為使霍爾電勢不變，補償電路必須滿足:升溫前、后的霍爾電勢不變，經整理，忽略高次項后得

上一頁下一頁返回5.2.5霍爾式傳感器的應用優(yōu)點:

結構簡單，體積小，重量輕，頻帶寬，動態(tài)特性好和壽命長應用：電磁測量：測量恒定的或交變的磁感應強度、有功功率、無功功率、相位、電能等參數；自動檢測系統(tǒng)：多用于位移、壓力的測量。上一頁下一頁返回1.微位移和壓力的測量測量原理： 霍爾電勢與磁感應強度成正比，若磁感應強度是位置的函數，則霍爾電勢的大小就可以用來反映霍爾元件的位置。應用： 位移測量、力、壓力、應變、機械振動、加速度上一頁下一頁返回產生梯度磁場的示意圖位移量較小，適于測量微位移和機械振動上一頁下一頁返回加速度傳感器上一頁下一頁返回2.磁場的測量 在控制電流恒定條件下，霍爾電勢大小與磁感應強度成正比，由于霍爾